陳 首

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

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吐魯番市葡萄溝景區(qū)滑坡災(zāi)害發(fā)育特征及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

陳 首

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

以吐魯番市葡萄溝景區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害為例，在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上對(duì)滑坡的發(fā)育特征和形成機(jī)制進(jìn)行分析，并從定性和半定量相結(jié)合的角度對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)共發(fā)育有2處為滑坡，主要分布在葡萄溝西側(cè)Ⅰ—Ⅱ號(hào)重點(diǎn)勘查區(qū)民房旁，滑坡規(guī)模均為小型；經(jīng)過定性和半定量的綜合評(píng)價(jià)分析，區(qū)內(nèi)H1、H2滑坡在天然工況下基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或者地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。因此，需要在暴雨和地震狀態(tài)下注意監(jiān)測滑坡的穩(wěn)定性。

滑坡； 發(fā)育特征；形成機(jī)制；穩(wěn)定性；葡萄溝景區(qū)

葡萄溝旅游區(qū)是新疆為數(shù)不多的5A級(jí)景區(qū)之一。近年來，隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)將會(huì)進(jìn)一步加劇該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的破壞，導(dǎo)致在汛期極易引發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。因此，本文在野外實(shí)地調(diào)查和室內(nèi)資料收集整理分析的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)研究成果[1-5]，以研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的2處滑坡地質(zhì)災(zāi)害作為研究對(duì)象，對(duì)區(qū)內(nèi)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征、形成機(jī)制以及穩(wěn)定性等內(nèi)容進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)研究區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的防治方案提出建議。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番市北東側(cè)的葡萄溝內(nèi)，總面積4.9 km2，其中重點(diǎn)調(diào)查區(qū)面積1.28 km2，一般調(diào)查區(qū)面積3.62 km2。吐魯番市6-8月平均氣溫為25℃～35℃，極端最高氣溫達(dá)48℃以上，地面直射最高溫度為76.6℃，沙丘表面最高溫度達(dá)82.3℃。雖然吐魯番市降水量不大，但較為集中，常形成時(shí)間短、強(qiáng)度大的降水(暴雨)。大降水主要集中在夏季(6-8月)，占全年降水量的70%～80%以上。

研究區(qū)位于火焰山南麓?；鹧嫔匠式鼥|西向橫貫于吐魯番盆地中部，在地貌上將盆地分為南北兩部分。區(qū)內(nèi)總地勢北高南低，地貌類型主要包括構(gòu)造剝蝕地形和剝蝕堆積地形兩大類。研究區(qū)及附近區(qū)域出露的地層主要為第四系下更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。其中：第四系下更新統(tǒng)巖性主要以灰色巨厚的西域礫巖層，鈣質(zhì)膠結(jié)，夾有細(xì)礫巖、礫狀砂巖及砂質(zhì)泥巖的透鏡體為主，而第四系全新統(tǒng)主要包括全新統(tǒng)坡積層和全新統(tǒng)沖積洪積層。

在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上，主要包括火焰山逆斷裂褶皺帶(火焰山背斜)、火焰山山前坳陷以及吐魯番大斷裂，對(duì)研究區(qū)及附近的地形地貌特征和地層巖性分布狀況起到了控制作用。此外，由于吐魯番盆地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，屬地殼基本穩(wěn)定區(qū)，許多斷層呈現(xiàn)繼承性長期活動(dòng)，導(dǎo)致盆地內(nèi)及周邊地區(qū)地震頻率高，活動(dòng)強(qiáng)度大。根據(jù)新疆地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃劃分結(jié)果，吐魯番市葡萄溝處在地震動(dòng)峰值加速度0.10 g范圍內(nèi)，地震基本烈度相當(dāng)于Ⅶ度。

2 研究區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征

通過在野外的實(shí)地勘查，研究區(qū)內(nèi)分布的地質(zhì)災(zāi)害類型主要包括崩塌和滑坡。本文主要對(duì)區(qū)內(nèi)分布的滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征和形成機(jī)制進(jìn)行分析和研究。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)滑坡2處，滑坡(H1、H2)分布在研究區(qū)葡萄溝西側(cè)Ⅱ號(hào)重點(diǎn)勘查區(qū)民房旁。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)，按物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)因素分類，滑坡類型為堆積層(土質(zhì))滑坡，分屬殘坡積層滑坡。

研究區(qū)分布的滑坡H1、H2分布在葡萄溝西側(cè)重點(diǎn)勘查區(qū)民房旁陡崖上方，滑坡后緣呈弧形近東西向展布，前緣位于坡腳，滑動(dòng)方向70°～105°，其中H1滑體斜長90 m，寬56～69 m，面積4 840.6 m2，相對(duì)高度52.4 m，坡度40°，上陡下緩，通過對(duì)滑體已出露的坡積物勘查可知，滑體厚度1.5～3.5 m，滑坡體積9 681.2 m3，屬小型滑坡。H2滑體斜長45.5 m，寬27～85 m，面積3 171.1 m2，相對(duì)高度37.5 m，坡度40°，上陡下緩，通過對(duì)滑體已出露的坡積物勘查可知，滑體厚度1.5～3.5 m，滑坡體積6 342.2 m3，屬小型滑坡。

3 研究區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成原因分析

滑坡的形成和發(fā)生除具有自然地質(zhì)環(huán)境條件外，還與人類不合理的工程活動(dòng)有關(guān)。在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，研究區(qū)滑坡(H1、H2)由于該區(qū)域修筑旅游專用道路和修建各類民房設(shè)施，對(duì)該區(qū)域坡腳進(jìn)行了開挖，造成坡體淺部表層大范圍坍滑；此外，由于人工削坡致使坡體巖土體在各種自然因素作用下風(fēng)化剝蝕加快，坡體地層結(jié)構(gòu)為滑坡表層為第四系坡積層，結(jié)構(gòu)較松散，下部為第四系下更新統(tǒng)西域礫巖，結(jié)構(gòu)致密，形成上軟下硬的結(jié)構(gòu)面，最終使該結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度低，在受降雨、風(fēng)化或地震力作用時(shí)易沿該結(jié)構(gòu)面下滑。

研究區(qū)滑坡災(zāi)害的下滑面一般是單滑面，主要表現(xiàn)為第四系坡積物松散層沿西域礫巖層結(jié)構(gòu)面下滑導(dǎo)致坡體表層土體剝落，凸出陡崖外，形成凸形坡，并且滑體上部土體坡腳大多呈緩傾斜，出現(xiàn)上緩下陡的特征，上部坡角一般30°～40°，人工削坡地段中下部坡角70°～85°，在強(qiáng)烈的風(fēng)化剝蝕作用下，表層巖土體可見因降水、風(fēng)蝕作用形成的縱橫小溝壑，數(shù)量達(dá)5條以上，寬度1m左右，造成表層土體整體或局部滑落于坡腳，加劇了巖體的不穩(wěn)定性(見表1)。

表1 研究區(qū)滑坡基本特征表

4 研究區(qū)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析

4.1 滑坡穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)

滑坡穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)采用國土資源部《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求實(shí)施細(xì)則》(修訂稿)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析滑坡變形特征和形成條件及影響因素，對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。

研究區(qū)根據(jù)H1、H2滑坡發(fā)育特征和實(shí)地調(diào)查結(jié)果可知，滑坡隱患前緣臨空，坡腳有民房，坡面無小的裂縫，后緣未發(fā)現(xiàn)小裂縫發(fā)育，后緣壁上無不明顯變形跡象，形也無羽狀拉張裂縫。

根據(jù)上述研究區(qū)滑坡要素的評(píng)判，研究區(qū)滑坡H1、H2現(xiàn)狀穩(wěn)定性為穩(wěn)定性較差，預(yù)測穩(wěn)定性差。具體評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

表2 葡萄溝西側(cè)滑坡穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)表

4.2 滑坡穩(wěn)定性半定量評(píng)價(jià)

根據(jù)前述定性評(píng)價(jià)方法，半定量評(píng)價(jià)對(duì)滑坡H1、H2進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)，根據(jù)滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果，依據(jù)國土資源部《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分表評(píng)價(jià)確定其穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)H1與H2崩滑巖土體的結(jié)構(gòu)特征，本次穩(wěn)定性計(jì)算采用傳遞系數(shù)法，由于土體地下水影響小，計(jì)算時(shí)采用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，不考慮地下水作用。

4.2.1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

(1)

式中：Kf為穩(wěn)定性系數(shù)；Wi為第i條塊的重量(kN/m)；Ci為第i個(gè)條塊內(nèi)聚力(kPa)；φi為第i個(gè)條塊內(nèi)摩擦角(°)；αi為第i條塊滑面傾角(°)；A為地震加速度(g)。

4.2.2 計(jì)算模型

滑坡的穩(wěn)定性計(jì)算選取H1、H2縱剖面作為計(jì)算模型，上部以滑坡周界為滑坡計(jì)算邊界，坡腳陡坎處為剪出口，計(jì)算塊段簡化為1塊。如圖1所示。

圖1 崩滑體剖面穩(wěn)定性計(jì)算塊段劃分簡圖(崩滑體中部)

4.2.3 滑坡荷載和計(jì)算工況

1)滑坡荷載

(1)滑坡體自重；

(2)暴雨強(qiáng)度按重現(xiàn)期20 a計(jì)；

(3)地震荷載按50 a超越概率為10%的地震加速度取值，根據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖，地震加速度為0.10 g。

2)計(jì)算工況

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)，穩(wěn)定性分析按滑坡荷載不同組合，選用以下三種工況：(1)工況1：自重；(2)工況2：自重+暴雨；(3)工況3：自重+地震。

4.2.4 計(jì)算參數(shù)選取

根據(jù)現(xiàn)場勘查：在工況1自重條件下，碎石土天然條件下的重度取21.3 kN/m3,潛在滑動(dòng)面為碎石與西域礫巖巖的接觸面，天然抗剪強(qiáng)度取C=20.0 kPa，φ=22°，設(shè)計(jì)的安全系數(shù)取1.15。

1)工況2：自重+暴雨條件下碎石土飽和狀態(tài)重度取23.0 kN/m3，滑帶土為碎石土，飽和抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?。篊=16.0 kPa，φ=17.0°。設(shè)計(jì)的安全系數(shù)取1.15。

2)工況3：自重+地震條件，物理力學(xué)參數(shù)取值與工況1相同，地震加速度為0.30 g，設(shè)計(jì)的安全系數(shù)取1.03。

4.2.5 初步計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)

根據(jù)上述公式及計(jì)算模型，選取H1、H2滑坡中部對(duì)不同工況的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，各工況穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果表3可知：滑坡在天然工況下穩(wěn)定系數(shù)Ff=1.24-1.36，處于穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨工況下Ff=1.19-1.30，處于穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下Ff=1.0-1.0，處于基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)。

表3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

4.3 滑坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

綜合前述定性評(píng)價(jià)結(jié)果與半定量評(píng)價(jià)結(jié)果，提出吐魯番市葡萄溝旅游區(qū)重要災(zāi)害點(diǎn)滑坡綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，具體見表4。

表4 葡萄溝西側(cè)滑坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)表

5 結(jié)語

(1)研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害主要是巖質(zhì)崩塌和滑坡，其它地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查，共發(fā)育有2處為滑坡，主要分布在葡萄溝西側(cè)Ⅰ—Ⅱ號(hào)重點(diǎn)勘查區(qū)民房旁，滑坡規(guī)模均為小型。

(2)研究區(qū)分布的滑坡H1、H2分布在葡萄溝西側(cè)重點(diǎn)勘查區(qū)民房旁陡崖上方，滑坡后緣呈弧形近東西向展布，前緣位于坡腳，滑動(dòng)方向70°～105°；由于人工削坡致使坡體巖土體在各種自然因素作用下風(fēng)化剝蝕加快，加之坡體地層結(jié)構(gòu)為上軟下硬的結(jié)構(gòu)面，該結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度低，在受降雨、風(fēng)化或地震力作用時(shí)易沿該結(jié)構(gòu)面下滑。

(3)根據(jù)對(duì)滑坡定性和半定量的綜合評(píng)價(jià)分析，區(qū)內(nèi)H1、H2滑坡在天然工況下基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或者地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。因此，需要在暴雨和地震狀態(tài)下注意監(jiān)測滑坡的穩(wěn)定性。

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2017-01-07

陳首(1982-)，男，陜西西安人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)工作。

P642.22

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1004-1184(2017)02-0152-03